一、陀螺儀是啥意思

陀螺儀很多朋友可能感覺陌生，但其實大家的手機里就有陀螺儀，主要作為傳感(gan)器使用，那么(me)陀螺儀是什么(me)意思呢？

陀螺儀(yi)又叫角(jiao)(jiao)速度傳(chuan)感(gan)器，是(shi)不同于加速度計(ji)的(de)，它(ta)的(de)測量物理(li)量是(shi)偏轉、傾斜(xie)時的(de)轉動(dong)角(jiao)(jiao)速度。陀螺儀(yi)是(shi)一(yi)種用來(lai)傳(chuan)感(gan)與維持(chi)方向的(de)裝置，基于角(jiao)(jiao)動(dong)量守恒的(de)理(li)論設計(ji)出來(lai)的(de)，主要是(shi)由(you)一(yi)個位(wei)于軸心且可旋轉的(de)轉子(zi)構成。

陀(tuo)螺(luo)(luo)儀在發明之初是(shi)機械式的體積比較大，里面真有高速(su)旋轉的陀(tuo)螺(luo)(luo)，隨(sui)著技術的發展，現在的陀(tuo)螺(luo)(luo)儀已(yi)經(jing)變(bian)成一塊小小的芯片了，能檢測和感應3D空間的線(xian)性和動作，從而能夠辨認方向，確定姿態(tai)，計(ji)算角速(su)度。

二、陀螺儀有哪幾種類型

陀(tuo)螺儀的種類(lei)(lei)眾多，不同種類(lei)(lei)應用有所不同，利用陀(tuo)螺儀的動(dong)力(li)學特(te)性制成的各種儀表或裝(zhuang)置，主要有以下幾種：

1、陀螺方向儀

能(neng)給(gei)出飛行物體轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)彎(wan)角度(du)和(he)航向指示(shi)的(de)(de)(de)(de)陀螺裝置。它(ta)是三自由度(du)均衡陀螺儀，其(qi)底座固(gu)連在飛機上，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)軸(zhou)提供慣性空間的(de)(de)(de)(de)給(gei)定方向。若開始時轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)軸(zhou)水平放置并指向儀表的(de)(de)(de)(de)零(ling)方位，則(ze)當飛機繞(rao)鉛直軸(zhou)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)彎(wan)時，儀表就相對(dui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)軸(zhou)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)，從而能(neng)給(gei)出轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)彎(wan)的(de)(de)(de)(de)角度(du)和(he)航向的(de)(de)(de)(de)指示(shi)。由于摩擦及(ji)其(qi)他干擾，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)軸(zhou)會逐(zhu)漸偏離原始方向，因此(ci)每隔一段時間（如15分鐘(zhong)）須對(dui)照(zhao)精密羅盤(pan)作一次人工調(diao)整。

2、陀螺羅盤

供航行和飛行物體(ti)作方向(xiang)基準(zhun)用的(de)(de)尋(xun)找并跟蹤地(di)理子(zi)午(wu)(wu)(wu)面(mian)(mian)的(de)(de)三自由度陀(tuo)(tuo)螺儀。其(qi)外環軸(zhou)(zhou)鉛直，轉子(zi)軸(zhou)(zhou)水(shui)平置于子(zi)午(wu)(wu)(wu)面(mian)(mian)內(nei)，正端指北(bei)；其(qi)重心沿鉛垂(chui)軸(zhou)(zhou)向(xiang)下或向(xiang)上偏離支(zhi)承中心。轉子(zi)軸(zhou)(zhou)偏離子(zi)午(wu)(wu)(wu)面(mian)(mian)時(shi)同時(shi)偏離水(shui)平面(mian)(mian)而產生重力矩使陀(tuo)(tuo)螺旋進到子(zi)午(wu)(wu)(wu)面(mian)(mian)，這種利(li)用重力矩的(de)(de)陀(tuo)(tuo)螺羅盤(pan)(pan)稱(cheng)擺(bai)式羅盤(pan)(pan)。21世紀發展(zhan)為利(li)用自動控(kong)制(zhi)系統代替重力擺(bai)的(de)(de)電(dian)控(kong)陀(tuo)(tuo)螺羅盤(pan)(pan)，并制(zhi)造(zao)出能同時(shi)指示水(shui)平面(mian)(mian)和子(zi)午(wu)(wu)(wu)面(mian)(mian)的(de)(de)平臺羅盤(pan)(pan)。

3、陀螺垂直儀

利用(yong)擺式(shi)敏感元件對三自由度(du)陀(tuo)(tuo)螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)施加修(xiu)(xiu)正力(li)矩(ju)以指(zhi)示地(di)垂線(xian)的(de)儀(yi)(yi)表，又稱陀(tuo)(tuo)螺(luo)(luo)(luo)水平(ping)儀(yi)(yi)。陀(tuo)(tuo)螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)的(de)殼體利用(yong)隨動系統跟(gen)蹤轉(zhuan)子軸位置，當轉(zhuan)子軸偏離地(di)垂線(xian)時(shi)，固定在殼體上的(de)擺式(shi)敏感元件輸(shu)出信(xin)號使力(li)矩(ju)器產(chan)生修(xiu)(xiu)正力(li)矩(ju)，轉(zhuan)子軸在力(li)矩(ju)作用(yong)下旋進回到地(di)垂線(xian)位置。陀(tuo)(tuo)螺(luo)(luo)(luo)垂直儀(yi)(yi)是除陀(tuo)(tuo)螺(luo)(luo)(luo)擺以外應用(yong)于航(hang)空和航(hang)海導(dao)航(hang)系統的(de)又一(yi)種地(di)垂線(xian)指(zhi)示或(huo)量測儀(yi)(yi)表。

4、陀螺穩定器

穩(wen)定(ding)船(chuan)(chuan)(chuan)體的(de)(de)陀(tuo)螺裝(zhuang)置。當船(chuan)(chuan)(chuan)體側(ce)搖(yao)時(shi)，陀(tuo)螺力(li)矩(ju)(ju)迫使框(kuang)架攜帶轉子一(yi)起相(xiang)對于船(chuan)(chuan)(chuan)體旋(xuan)進(jin)。這種搖(yao)擺式旋(xuan)進(jin)引起另(ling)一(yi)個(ge)陀(tuo)螺力(li)矩(ju)(ju)，對船(chuan)(chuan)(chuan)體產生(sheng)(sheng)穩(wen)定(ding)作用。一(yi)旦船(chuan)(chuan)(chuan)體側(ce)傾，小陀(tuo)螺沿其鉛直(zhi)軸旋(xuan)進(jin)，從而使主(zhu)陀(tuo)螺儀框(kuang)架軸上的(de)(de)控制馬(ma)達及時(shi)開動，在該軸上施加(jia)與(yu)原陀(tuo)螺力(li)矩(ju)(ju)方向相(xiang)同的(de)(de)主(zhu)動力(li)矩(ju)(ju)，借以加(jia)強框(kuang)架的(de)(de)旋(xuan)進(jin)和由此(ci)旋(xuan)進(jin)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)對船(chuan)(chuan)(chuan)體的(de)(de)穩(wen)定(ding)作用。

5、速率陀螺儀

用(yong)以(yi)直接測定運(yun)載器(qi)(qi)角速(su)(su)率(lv)的(de)二自由(you)度陀螺(luo)(luo)(luo)裝置。把(ba)均衡陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)的(de)外(wai)環(huan)固(gu)定在(zai)運(yun)載器(qi)(qi)上并令內環(huan)軸垂直于要(yao)測量角速(su)(su)率(lv)的(de)軸。當(dang)運(yun)載器(qi)(qi)連同(tong)外(wai)環(huan)以(yi)角速(su)(su)度繞測量軸旋(xuan)進(jin)時(shi)(shi)，陀螺(luo)(luo)(luo)力矩將迫使(shi)(shi)內環(huan)連同(tong)轉子一起相對運(yun)載器(qi)(qi)旋(xuan)進(jin)。陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)中有彈(dan)簧(huang)(huang)限制(zhi)這個相對旋(xuan)進(jin)，而內環(huan)的(de)旋(xuan)進(jin)角正比于彈(dan)簧(huang)(huang)的(de)變形量。由(you)平衡時(shi)(shi)的(de)內環(huan)旋(xuan)進(jin)角即可求得陀螺(luo)(luo)(luo)力矩和運(yun)載器(qi)(qi)的(de)角速(su)(su)率(lv)。積分陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)與(yu)速(su)(su)率(lv)陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)的(de)不(bu)同(tong)處(chu)只在(zai)于用(yong)線性(xing)阻尼器(qi)(qi)代替(ti)彈(dan)簧(huang)(huang)約束。當(dang)運(yun)載器(qi)(qi)作任意變速(su)(su)轉動時(shi)(shi)，積分陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)的(de)輸出量是繞測量軸的(de)轉角（即角速(su)(su)度的(de)積分）。以(yi)上兩種陀螺(luo)(luo)(luo)儀(yi)(yi)在(zai)遠距(ju)離測量系(xi)統或自動控制(zhi)、慣性(xing)導航平臺(tai)中使(shi)(shi)用(yong)較多。

6、陀螺穩定平臺

以陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)(yi)為核心(xin)元件(jian)，使(shi)被(bei)穩(wen)定(ding)(ding)對象相對慣性空間的(de)給定(ding)(ding)姿態(tai)保(bao)持穩(wen)定(ding)(ding)的(de)裝置。穩(wen)定(ding)(ding)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺通常利用(yong)由外(wai)環和內環構成制平(ping)(ping)(ping)(ping)臺框架軸上的(de)力矩器(qi)以產生力矩與(yu)干(gan)(gan)擾力矩平(ping)(ping)(ping)(ping)衡使(shi)陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)(yi)停止旋進的(de)穩(wen)定(ding)(ding)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺稱(cheng)為動力陀(tuo)螺(luo)(luo)穩(wen)定(ding)(ding)器(qi)。陀(tuo)螺(luo)(luo)穩(wen)定(ding)(ding)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺根據對象能保(bao)持穩(wen)定(ding)(ding)的(de)轉軸數目(mu)分為單(dan)軸、雙軸和三軸陀(tuo)螺(luo)(luo)穩(wen)定(ding)(ding)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺。陀(tuo)螺(luo)(luo)穩(wen)定(ding)(ding)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺可用(yong)來穩(wen)定(ding)(ding)那些(xie)需要精確定(ding)(ding)向的(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)和設備，如測(ce)量儀(yi)(yi)(yi)器(qi)、天線(xian)等，并已廣泛用(yong)于航空和航海的(de)導航系統(tong)及火(huo)控(kong)、雷達(da)的(de)萬向支架支承(cheng)。根據不同原(yuan)理方案使(shi)用(yong)各種類(lei)型陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)(yi)為元件(jian)。其中利用(yong)陀(tuo)螺(luo)(luo)旋進產生的(de)陀(tuo)螺(luo)(luo)力矩抵抗干(gan)(gan)擾力矩，然后輸出信號控(kong)、照(zhao)相系統(tong)。

7、陀螺儀傳感器

陀(tuo)螺(luo)儀傳感器是(shi)一個簡單易(yi)用的(de)基于自(zi)由空間(jian)移(yi)動和(he)手勢的(de)定位(wei)和(he)控(kong)制系(xi)統。在假(jia)象(xiang)的(de)平面(mian)上揮動鼠標(biao)，屏幕上的(de)光標(biao)就會跟著移(yi)動，并可以(yi)繞著鏈接畫圈(quan)和(he)點擊按鍵。當你正在演講或離開桌(zhuo)子(zi)時，這些操(cao)作都(dou)能夠很方(fang)便地實現。陀(tuo)螺(luo)儀傳感器原本是(shi)運用到直升機(ji)模型上的(de)，現在已經被廣泛運用于手機(ji)這類移(yi)動便攜設備上。

8、光纖陀螺儀

光纖陀螺(luo)(luo)儀是以光導纖維線圈為基(ji)礎的(de)(de)(de)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)， 由激光二極管(guan)發(fa)射出(chu)的(de)(de)(de)光線朝(chao)兩個方(fang)向沿光導纖維傳播。光傳播路徑(jing)的(de)(de)(de)變化，決定了(le)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)角(jiao)位移(yi)。光纖陀螺(luo)(luo)儀與(yu)傳統(tong)的(de)(de)(de)機械(xie)陀螺(luo)(luo)儀相(xiang)比(bi)，優點是全(quan)固態，沒(mei)有(you)旋(xuan)轉部(bu)件(jian)(jian)(jian)和摩擦部(bu)件(jian)(jian)(jian)，壽命長，動(dong)態范圍大，瞬(shun)時啟動(dong)，結構(gou)簡(jian)單，尺(chi)寸小，重量輕。與(yu)激光陀螺(luo)(luo)儀相(xiang)比(bi)，光纖陀螺(luo)(luo)儀沒(mei)有(you)閉鎖問(wen)題，也不用在石(shi)英塊(kuai)精密(mi)加工出(chu)光路，成本低。

9、激光陀螺儀

激光陀螺儀的(de)原理是利用光程差(cha)來測量旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)(jiao)速度。在閉(bi)合(he)光路中(zhong)，由同一(yi)光源發出(chu)的(de)沿順時針方向和反時針方向傳輸的(de)兩束光和光干涉(she)，利用檢測相(xiang)位差(cha)或干涉(she)條紋的(de)變化，就可以測出(chu)閉(bi)合(he)光路旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)(jiao)速度。

10、MEMS陀螺儀

基(ji)于(yu)MEMS的陀(tuo)螺儀價格相(xiang)比(bi)光纖(xian)或者激(ji)光陀(tuo)螺便宜很多，但使用(yong)精(jing)度非常低(di)，需要使用(yong)參考傳感器進(jin)行補(bu)償(chang)，以提(ti)高使用(yong)精(jing)度。基(ji)于(yu)MEMS 技術的陀(tuo)螺因其成本低(di)，能批量(liang)生產，已(yi)經能夠廣泛應(ying)用(yong)于(yu)汽車牽引控制(zhi)系統、醫用(yong)設備、軍(jun)事設備等低(di)成本需求應(ying)用(yong)中(zhong)。